KR20160106358A

KR20160106358A - 타이어 마찰 발전 시스템

Info

Publication number: KR20160106358A
Application number: KR1020150029157A
Authority: KR
Inventors: 황치원
Original assignee: 황치원
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-09-12

Abstract

본 발명은 주행하는 자동차의 타이어와 노면의 마찰 정전기를 이용한 발전 시스템에 관한 것으로서, 자동차의 휠(wheel) 전방에 설치되며, 주행하는 과정에서 전방으로부터 흡입되는 공기(air)로부터 질소(N2)를 분리하고 휠의 타이어 주변부로 분리된 질소(N2)를 분사하여 타이어 주변부를 질소(N2)로 감싸는 질소분리기(100); 자동차 차체에 고정되며 주행하는 과정에서 노면에 접촉되며, 타이어와의 마찰에 의하여 양전하로 대전된 노면의 양전하(+)를 수집하는 금속방전판(200); 및, 자동차의 차체에 고정되며 주행하는 과정에서 타이어의 표면에 접촉되며, 노면과의 마찰에 의하여 음전하로 대전된 타이어 표면의 음전하(-)를 수집하는 금속충전판(300);을 포함하여 구성되어 금속방전판(200)과 금속충전판(300)을 도체로 연결하면 전류가 흐르는 것을 특징으로 한다.

Description

타이어 마찰 발전 시스템{Tire Friction Generator System}

본 발명은 자동차의 주행 과정에서 타이어와 노면의 마찰로 발생되는 정전기를 이용한 발전 시스템에 관한 것으로서, 질소(N2)를 이용하여 타이어 주변부를 감싸고 마찰 과정에서 대전된 양전하(+) 와 음전하(-)를 각각 금속방전판과 금속충전판으로 수집하여 동전기를 변환하는 것을 특징으로 한다.

정전기 발생 현상은 산업체 또는 일상 생활에서 흔히 알려지고 접해왔으나, 최근들어 청정 에너지 확보 차원에서 새삼 관심을 받고 있는 바, 정전기 발생이 용이한 물체를 바람에 흩날리거나 날개를 이용한 회전 마찰시에 발생되는 정전기를 이용한 발전장치가 개발되었다.

이와 관련된 선행기술로 마찰전기를 이용한 발전장치(공개특허 제10-2009-0099514호)가 있는데, 해당 기술 내용을 살펴보면 물체A와, 상기 물체A와 마찰에 의해 대전되는 물체B와, 상기 물체A와 접해 있는 도체A와, 상기 물체B와 접해 있는 도체B와, 상기 도체A에 연결되어 있는 인출선A와, 상기 도체B에 연결되어 있는 인출선B를 갖되, 상기 물체A와 상기 물체B는 서로 마찰될 수 있도록 근접하게 위치시켜 발전을 하도록 함으로써 바람에 의해 회전하는 회전날개가 없어도 발전을 할 수 있으며, 바람에 의해 회전하는 회전날개가 없어도 발전을 할 수 있으며, 아주 약한 바람이 불거나 난류(亂流)가 발생하는 곳 또는 바람의 풍속이 수시로 바뀌는 상태에서도 발전을 할 수 있으며, 통상의 블레이드의 회전에 의해 발전을 하는 발전장치보다 발전량이 많다는 것을 특징으로 한다.

그러나 이러한 발전장치는 자동차에는 그대로 적용하기가 곤란하다는 문제점이 있다.

자동차의 경우 주행하는 과정에서 타이어와 노면의 지속적인 마찰이 발생하는데, 이러한 마찰을 이용한 발전을 위해서는 이와는 다른 새로운 구조와 개념의 발전 시스템이 필요하다.

본 발명은 자동차의 주행 과정에서 발생하는 타이어와 노면 사이의 마찰에 의하여 정전기가 발생한다는 점에 착안하여 이를 자동차 내부의 소비전력으로 활용하거나 밧데리 충전에 사용할 수 있는 새로운 개념의 마찰력을 이용한 발전 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.

본 발명의 구성에 따르면 주행하는 자동차의 타이어와 노면 사이의 마찰에 의하여 발생되는 정전기를 동전기로 변환하여 자동차 내부의 소비전력으로 활용함으로써 자동차에 장착된 기존의 발전기와는 다른 경로를 통한 추가 발전이 가능하고, 전기 자동차에 적용될 경우 밧데리 충전에 필요한 유용한 동력원으로 활용할 수 있다.

도1은 본 발명의 주요 구성요소를 도시하는 개념도이다.
도2는 금속방전판(200)과 금속충전판(300)의 전기적 연결 관계를 도시한다.

이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 주행하는 자동차의 타이어와 노면의 마찰 정전기를 이용한 발전 시스템에 관한 것이다.

질소분리기(100)는 도1에 도시된 바와 같이 자동차의 휠(wheel) 전방에 설치되며, 주행하는 과정에서 전방으로부터 흡입되는 공기(air)로부터 질소(N2)를 분리하고 휠의 타이어 주변부로 분리된 질소(N2)를 분사하여 금속방전판(200)과 금속충전판(300)을 포함한 타이어 주변부를 질소(N2)로 감싸는 역할을 한다.

이러한 질소분리기(100)는 멤브레인 방식이 적용된 제품 가운데 적절한 규격을 선택하여 사용할 수 있다.

이와 같이 질소(N2)를 분사하여 타이어 주변부(통상적으로 휠하우스 내부 영역)를 질소(N2)로 감싸는 이유는 타이어와 노면의 마찰로 인하여 타이어 표면은 음전하로 대전되고 노면은 양전하로 대전된 상태에서 공기 중에 포함된 산소(O2)나 수분(H2O)에 의하여 아래와 같이 전자(e-)가 산화하는 것을 방지하기 위함이다.

O2 + H20 + 2e- = HO2- + OH-

HO2- = OH- + 1/2O2

따라서 질소분리기(100)는 후방으로 배출되는 질소(N2)가 타이어 주변부 전체를 감싸도록 적절한 각도와 위치를 결정하여 설치함으로써 대전체와 공기 또는 수분의 접촉을 방지한다.

금속방전판(200)은 도1에 도시된 바와 같이 자동차 차체에 고정되며 주행하는 과정에서 노면에 접촉되는데, 타이어와의 마찰에 의하여 양전하로 대전된 노면의 양전하(+)를 수집하는 기능을 한다.

금속충전판(300)은 도1에 도시된 바와 같이 자동차 차체에 고정되며 주행하는 과정에서 타이어의 표면에 접촉되는데, 노면과의 마찰에 의하여 음전하로 대전된 타이어 표면의 음전하(-)를 수집하는 기능을 한다.

이와 같이 금속방전판(200)과 금속충전판(300) 각각으로 양전하(+)와 음전하(-)가 대전된 상태에서 금속방전판(200)과 금속충전판(300)을 도체로 연결하면 마찰에 의하여 발생된 마찰 정전기를 동전기로 변환하여 사용할 수 있다.

아울러 이러한 금속방전판(200)과 금속충전판(300)은 도2에 도시된 바와 같이 밧데리(400)와 연결되어 생성된 동전기를 밧데리(400) 충전용으로 사용할 수도 있다.

즉 금속충전판(300)은 도체를 통하여 자동차 밧데리(400)의 (-) 단자와 연결하고, 금속방전판(200)은 도체를 통하여 자동차 밧데리(400)의 (+) 단자와 연결하면 된다.

이러한 금속방전판(200)과 금속충전판(300)은 항상 노면이나 타이어 표면에 접촉된 상태로 있는 것이 아니라 필요에 따라 발전을 할 수 있도록 가변식 구조로 구성될 수 있다. 즉 비가 내리는 도로를 주행할 경우에는 수분에 의하여 질소(N2)를 분사하더라도 음전하로 대전된 타이어 표면의 전자(e-)가 쉽게 산화되어 버리기 때문에 발전 효율이 급격히 저하되는데, 이럴 경우에는 발전에 따른 이득보다는 노면이나 타이어 표면과의 마찰에 따른 주행 성능 저하의 불이익이 훨씬 크게 된다. 따라서 이런 경우에는 금속방전판(200)과 금속충전판(300)을 접어서 마찰 손실을 방지하는 것이 바람직하다.

이와 같이 가변식 구조는 유압이나 공압으로 작동되는 실린더를 이용하여 쉽게 구현할 수 있다.

제1실린더(240)는 자동차의 차체에 설치되며 유압 또는 공압으로 작동된다.

제1신축로드는 제1실린더(240)에 의하여 길이가 가변적으로 신축하며, 제1신축로드(230)의 하단부에는 제1하우징(220)이 구비된다.

제1하우징(220) 내부에는 금속방전판(200)이 수용되는데, 이러한 금속방전판(200)은 제1하우징(220) 내부에 설치되는 제1탄성부재(210)에 의하여 탄성지지되어 노면과 밀착도를 높일 수 있도록 한다.

제2실린더(340)는 자동차의 차체에 설치되며 유압 또는 공압으로 작동된다.

제2신축로드(330)는 제2실린더(340)에 의하여 길이가 가변적으로 신축하며, 제2신축로드(330)의 하단부에는 제2하우징(320)이 구비된다.

첨부된 도1에는 제2신축로드(330)가 위에서 내려오는 것으로만 도시되어 있으나 경우에 따라서는 측면에서 수평으로 신장되어 금속충전판(300)이 타이어 표면에 밀착되도록 할 수도 있다.

제2하우징(320) 내부에는 금속충전판(300)이 수용되는데, 이러한 금속충전판(300)은 제2하우징(320) 내부에 설치되는 제2탄성부재(310)에 의하여 탄성지지되어 타이어 표면과 밀착도를 높일 수 있도록 한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.

100:질소분리기
200:금속방전판
210:제1탄성부재
220:제1하우징
230:제1신축로드
240:제1실린더
300:금속충전판
310:제2탄성부재
320:제2하우징
330:제2신축로드
340:제2실린더
400:밧데리

Claims

주행하는 자동차의 타이어와 노면의 마찰 정전기를 이용한 발전 시스템에 관한 것으로서,
자동차의 휠(wheel) 전방에 설치되며, 주행하는 과정에서 전방으로부터 흡입되는 공기(air)로부터 질소(N2)를 분리하고 휠의 타이어 주변부로 분리된 질소(N2)를 분사하여 타이어 주변부를 질소(N2)로 감싸는 질소분리기(100);
자동차 차체에 고정되며 주행하는 과정에서 노면에 접촉되며, 타이어와의 마찰에 의하여 양전하로 대전된 노면의 양전하(+)를 수집하는 금속방전판(200); 및,
자동차의 차체에 고정되며 주행하는 과정에서 타이어의 표면에 접촉되며, 노면과의 마찰에 의하여 음전하로 대전된 타이어 표면의 음전하(-)를 수집하는 금속충전판(300);
을 포함하여 구성되어 금속방전판(200)과 금속충전판(300)을 도체로 연결하면 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 타이어 마찰 발전 시스템.
제1항에서,
상기 금속충전판(300)은 도체를 통하여 자동차 밧데리(400)의 (-) 단자와 연결되고,
상기 금속방전판(200)은 도체를 통하여 자동차 밧데리(400)의 (+) 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 타이어 마찰 발전 시스템.
제1항 또는 제2항에서,
자동차의 차체에 설치되는 제1실린더(240);
상기 제1실린더(240)에 의하여 신축하는 제1신축로드(230);
상기 제1신축로드(230)의 하단부에 구비되며, 내부에 상기 금속방전판(200)이 수용되는 제1하우징(220);
자동차의 차체에 설치되는 제2실린더(340);
상기 제2실린더(340)에 의하여 신축하는 제2신축로드(330); 및,
상기 제2신축로드(330)의 하단부에 구비되며, 내부에 상기 금속충전판(300)이 수용되는 제2하우징(320);
이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 타이어 마찰 발전 시스템.
제3항에서,
상기 제1하우징(220)의 내부에 설치되어 상기 금속방전판(200)을 탄성지지하는 제1탄성부재(210); 및,
상기 제2하우징(320)의 내부에 설치되어 상기 금속충전판(300)을 탄성지지하는 제2탄성부재(310);
가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 타이어 마찰 발전 시스템.